ogrzewanie podczerwone a cyrkulacja gorącego powietrza w czystych pomieszczeniach do przetwarzania półprzewodników
Przy dobieraniu pieca do czystego pomieszczenia do zaawansowanego przetwarzania półprzewodników, wybór między konwekcją z użyciem sprężonego powietrza a ogrzewaniem podczerwonym (IR) sprowadza się do sposobu przenoszenia energii. Ogrzewanie gorącym powietrzem polega na wykorzystaniu warstwy granicznej podłoża. Ona nagrzewa powietrze, które z kolei nagrzewa element. Proces ten jest powolny. Ogrzewanie podczerwone omija tę pośredniczącą warstwę – energia jest przekazywana bezpośrednio do elementu obrabianego poprzez promieniowanie elektromagnetyczne.
Fizyka kosztu czasowego
W produkcji półprzewodników największym ograniczeniem jest „koszt czasowy”. Piecy z użyciem sprężonego powietrza wymagają długiego czasu nagrzewania, aby wypełnić całą komorę ciepłem. Marnujesz energię na nagrzewanie ścian i powietrza. Grzałki podczerwone osiągają temperaturę pracy w ciągu sekund. Dzięki temu czas przygotowania drastycznie się skraca. Ponieważ ciepło jest kierowane precyzyjnie, inercja termiczna całego pieca nie wpływa na czas trwania procesu.
Precyzja i kontrola zanieczyszczeń
Czyste pomieszczenia nie tolerują turbulentności. Systemy z użyciem sprężonego powietrza wymagają silników o dużej prędkości, aby uniknąć stref chłodnych. Te silniki powodują unoszenie się cząstek i niestabilność przepływu powietrza. Grzałki podczerwone są nieruchome. Brak silników oznacza brak przenoszenia cząstek. Dzięki temu uzyskujemy stabilne środowisko termiczne, bez ryzyka rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń na płytkę krzemową.
Kompromisy inżynieryjne
Ogrzewanie podczerwone nie jest rozwiązaniem idealnym. Jest to technologia wymagająca widoku na obszar, który ma być podgrzewany. Jeśli twoje elementy są ułożone jedna na drugiej lub mają skomplikowaną geometrię z głębokimi rowkami, wystąpią strefy chłodne, do których promieniowanie nie może dotrzeć. Trzeba wtedy użyć kontrolera wieloobszarowego lub reflektorów, aby skierować energię do tych stref. Ponadto wysoka gęstość ciepła może sprawić, że temperatura podłoża przekroczy ustaloną wartość, jeśli układ PID nie jest prawidłowo dostrojony. Potrzebne są termopary o szybkim czasie reakcji, aby zapobiec uszkodzeniu materiału podczas procesu obróbki.